核电设备行业深度报告:三代核电技术已成熟,助力千亿市场
(报告出品方/作者:长城证券,王志杰,雷迅)1. 核能发展概况1.1 核能发电原理核裂变链式反应是核能发电的基础。自然界中不是所有原子都能
(报告出品方/作者:长城证券,王志杰,雷迅)
1. 核能发展概况
1.1 核能发电原理
核裂变链式反应是核能发电的基础。自然界中不是所有原子都能发生核裂变,一些原子 拥有质量非常大的原子核,比如铀、钍和钚等才能发生核裂变。发生核裂变时,这些原 子核会吸收一个中子,进而分裂成多个质量较小的原子核,同时释放出 2-3 个中子和巨大 能量,这些中子和能量促使其他原子核继续发生核裂变,使这个过程持续进行,这就是 核裂变链式反应。原子核在核裂变中释放出的巨大能量就是俗称的原子能。而 1 千克铀 -235 的全部核裂变将产生 20,000 兆瓦小时的能量,与燃烧至少 2000 吨煤释放的能量一样 多,相当于一个 20 兆瓦的发电站运转 1,000 小时。
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核电是由核能-热能-机械能-电能进行发电的方式。在核裂变链式反应中,快中子经过慢 化剂的慢化后变为慢中子,这些慢中子会撞击其他原子核,进而产生受控的链式反应。 产生的热能将水变成蒸汽,推动推动汽轮机运转做工,最后带动发电机发电,形成了一 个由核能-热能-机械能-电能的一个转变过程。而传统火电厂则是利用石油、煤、天然气 等化石燃料的燃烧所产生的化学能将水变成蒸汽带动汽轮机运转发电的行为。可以说除 了反应堆外,核能发电的其他系统的发电原理与传统火力发电相差不大。
装配核燃料进行可控裂变反应的装置是核反应堆,是核电站的核心装置。核反应堆中的 中子慢化剂可以降低快中子的速度,生成热中子,热中子可以维持这种核裂变链式反应。 而冷却剂的作用则是将核反应堆中的热量带出核反应堆至外部环境进行降温。所以核电 堆堆型根据冷却剂和中子慢化剂的不同有所区别。按照冷却剂的不同可分为轻水堆、重 水堆、气冷堆等,按照中子慢化剂的有无,可分为热中子堆和快中子堆。
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压水堆以普通水作冷却剂和慢化剂,是目前世界上最普遍的商用堆型。据中国核电招股 书显示:核燃料在反应堆内发生裂变而产生大量热能(产生核能),高温高压的一回路冷 却水把这些热能带出反应堆,并在蒸汽发生器内把热量传给二回路的水,使它们变成蒸 汽(核能到热能的转化),蒸汽推动汽轮机带动发电机发电(机械能到电能的转化)。
一回路:反应堆堆芯因核燃料裂变产生巨大的热能,高温高压的冷却水由主泵泵入堆芯 带走热量,然后流经蒸汽发生器内的传热 U 型管,通过管壁将热能传递给 U 型管外的二 回路,释放热量后又被主泵送回堆芯重新加热再进入蒸汽发生器。水这样不断的在密闭 的回路内循环,被称为一回路。
二回路:蒸汽发生器 U 型管外的二回路水受热变成蒸汽,蒸汽推动汽轮机发电机做功, 把热能转换为电力;做完功后的蒸汽进入冷凝器冷却,凝结成水返回蒸汽发生器,重新 加热成蒸汽。这个回路循环被称为二回路。
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压水堆核电站主要由核岛、常规岛和电站配套设施(BOP)等组成。核岛由核反应堆厂 房和核辅助厂房构成,核岛中的大型设备主要包括蒸发器、稳压器、主泵等,是核电站 的核心装置;其中核反应堆厂房的安全壳是核电站的重要安全构筑物。安全壳一般为带 有半圆形顶的圆柱体钢筋混凝土建筑,能够承受地震、台风等各种外部冲击,是核电站 的第三道安全屏障,确保反应堆的放射性物质不释放到外部环境。常规岛主要包括汽轮 机组及二回路其他辅助系统。
全球范围内大多数国家用于发电核反应堆采用压水堆技术。根据国际原子能机构最新统 计。截至 2020 年 12 月 31 日,全球在运核电机组共计 442 台,在建核电机组 52 台。其 中使用压水堆型核电机组(包括在建)共计 345 台,占比达 70%。
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1.2 世界核电发展进程
世界核电发展进程主要以三个重要时间点为标志:1. 1942 年 12 月,美国芝加哥大学成功 启动“芝加哥一号(CP-1)”核反应堆,这也是世界上第一座核反应堆,功率为 0.5W。 标志人类步入核能时代,但核能的主要用途为军用。2. 50 年代初期,美国、苏联、英国、 法国等国利用已有的军用核能技术,开始将核能的应用领域部分转向民用,相继开发建 造用于发电的核反应堆,此时核电步入验证示范阶段。3. 1954 年,苏联奥布宁斯克核电 站发电并网,标志核能发电时代正式来临。纵观全球核电发展史,核电共经历了试验起 步阶段、高速发展阶段、缓慢发展阶段和当前的复苏发展阶段。
实验起步阶段:1954-1965 年。以前苏联奥布宁斯克石墨水冷核电站为起点拉开序幕,部 分核能大国也开启了将核能的军用领域拓展到民用。美国在此期间持续发展核动力武器, 也开始了核能民用的拓展。据上海市核电办公室统计,在此阶段,世界共有 38 个机组投 入运行,核反应堆属于早期原型反应堆,归为第一代核电技术。此时的核电技术较为成 熟,发电成本也比较低,核电正处于商用推广的前夜。
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高速发展阶段:1966~1980 年。在此阶段各个工业发达国家经济持续向好,对电力的需求 急速增长。由于化石燃料供需紧张,主要工业国家对于核电的重视度也逐渐提升。美国、 苏联、英国、法国、日本、德国等都开始制定相应的核电发展规划;发展中国家如印度、 巴西、阿根廷等也都开始购入设备进行本国核电建设。此时核电技术更加趋于成熟,已拥有和在建核电站的国家越来越多。在这种形势下,主要核能大国如美国、英国、法国、 德国在这期间就开始着手快中子增值堆和高温气冷堆等先进核电技术的研发,且已经建 成各自相应的实验堆和原型堆。1966-1980 年核电装机容量的年增长率达到 23%。据上海 核电办公室统计,在此阶段全球共有 242 台核电机组投入运行,均采用第二代核电技术。
缓慢发展阶段:1981 年~2000 年。据中广核招股书资料。上世纪八十年代以后,西方主 要国家经济发展进入平稳期,由于产业结构调整及节能措施大量采用,全社会电力需求 大幅度下降,许多已经计划的电力建设项目被搁置或者取消。在此期间美国和苏联又接 连发生重大核安全事故,各国普遍加强了核安全监管,提高了核电项目审管要求,致使 核电建设工期拉长,造价提高。加之发电成本相对低廉的天然气兴起,高造价的核电项 目成了停建和取消的重点对象,核电发展遇阻,建设陷入困难。但在滞缓发展阶段,核 电发展也没有完全停止。法国、韩国仍然坚持本国的核电发展并掌握了核电技术,迅速 成长为世界核电大国。中国的核电建设也在上世纪八十年代起步。URU 和 EUR 文件的出 台对于三代核电技术有了相对明确的定义。
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复苏发展阶段:2001 年~至今。进入 21 世纪,国际社会对温室气体排放等环境危机越来 越关注,环保意识逐渐增强,核电作为清洁能源的优势重新显现。同时,欧美发达国家 开发出先进轻水堆核电站,第三代核电技术取得重大进展。作为唯一可大规模替代化石 燃料的清洁能源,核电重新受到世界许多国家的青睐。
世界核电技术的演进路线可分为一代到四代。据中核招股书显示,1. 第一代核电技术: 属试验原型堆性质;存在许多安全隐患;发电成本较高。2. 第二代核电技术:按照比较 完备的核安全法规和标准以及确定论的方法考虑设计基准事故的要求而设计,主要有压 水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆和改进型气冷堆等。3. 第三代核电技术:在第二代 核电技术的基础上,结合技术工业的发展,提出新的安全理念、安全方法和安全要求; 比第二代核电技术具有更好的安全性和经济性。4. 第四代核电技术:2000 年,美国首次 提出了第四代反应堆计划,在经济性、安全性、核废物处理和防止核扩散方面有重大进 展,将成为未来核能复兴的主要技术。
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1.3 中国核电发展历史
我国核电发展主要经历四个重大标志事件。1.1955 年 1 月,中央决定发展我国原子能事 业决策,创建中国的核工业体系。2.上世纪 70 年代国务院决定发展核电,核电从零到有, 核电产业得到很大发展。3.1983 年,确定压水堆为主的核电技术策略,为全产业链实现 规模化发展打下基础。4.2021 年 12 月,全球首个四代高温气冷堆核电站在我国石岛湾完 成发电并网,实现核电技术领先。而我国核电发展路程也大致经历了起步阶段、适度发 展阶段、积极快速发展阶段和安全高效发展阶段。(报告来源:未来智库)
起步阶段:20 世纪 70 年代初~1993 年。我国在上世纪 70 年代就开始进行对核电站的实 验性研究开发。在核电建造方面,主要是通过引进、吸收、结合国外核电技术的方针, 实现我国核电技术自主化。以秦山一期的成功并网发电为标志,使我国成为能独立自主 建造核电站的国家。秦山一期和大亚湾核电站的并网成功,为我国后期核电的成功建设 打下了基础。
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适度发展阶段:1994 年~2005 年。这一时期我国经济稳步发展,全国范围内电力供应比 较充裕,核电在当时作为一种能源补充工具,“第十个五年规划”核电政策发展方向被定 为适度发展。同时,在引进吸收法国 M310核电技术的同时,自主创新设计了中核 CNP1000、 中广核CPR1000 和中广核CPR1000+等二代改进型技术。虽然不具备完全自主知识产权, 但使我国二代核电技术在该阶段得到较大发展,二代改进型技术应用于我国多个核电机 组。
积极快速发展阶段:2006 年至 2010 年。这一时期我国经济飞速发展,随着社会经济快速 发展和能源电力需求的攀升,电力供应较为紧张,核电作为一种大规模供电的手段,其 重要性日益凸显,核电发展政策转变为积极态度。中国通过引进世界先进三代核电技术 的方式,开启了国产三代核电技术的自主化进程,国产三代核电技术在此阶段萌芽。据 上海市核电办公室,在“积极发展核电”方针的指引下,2005-2010 年新开工核电机组累 计达到 30 台。我国核电步入规模化发展新台阶。
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建设沉默期过渡至安全高效发展阶段:2011 年至今。2010 年 10 月,“十二五”规划中提 出“在确保安全的基础上高效发展核电”,确定核电建设本质“安全高效”的总基调。但 在 2011 年日本福岛核事故后,对核电安全性的担忧成为焦点,国内核电建设进入低谷。 在政策的驱动下,2015 年核电建设短暂复苏,核准 8 台新机组。但由于华龙一号和 AP1000 两条国产三代核电技术不成熟,2016 年核电建设再次停滞,3 年没有上马核电新机组。 直到 2019 年,国内拟新建 4 台“华龙一号”核电新机组,时隔 3 年我国核电再次重启。
我国三代核电技术成熟。自 2005 年以来我国就加速国产三代核电技术的研发,中广核从 法国引进的 M310 技术基础上,自主创新研发了 CPR1000,再到 CPR1000+,最终形成了 ACPR1000+三代核电技术;中核方面开发出 ACP1000 三代核电技术。ACPR1000+和 ACP1000 是均满足 URD 和 EUR 文件要求的三代核电技术。为协同国家政策“核电走出 去”步伐,提高我国核电在国际市场的竞争力。2013 年开始,中核和中广核分别将各自 的 ACP1000 和 ACPR1000+技术进行融合,形成我国自主知识产权、自主品牌的三代核 电旗舰“华龙一号”。据中新网消息,“华龙一号”成熟性、安全性和经济性满足三代核 电技术要求,设计技术、装备制造和运行维护技术等领域的核心技术具有自主知识产权。
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1.4 中国核电发展现状
AP1000、华龙一号及 VVER1200 等三代核电技术齐发展,四代核电稳步推进。我国核电 相比发达国家起步较晚,在发展方面走的是“引进-消化-吸收”路线。2013 年中央经济 工作会议明确指出把核电作为和高铁一样的重要出口项目,推动了三代核电技术的自主 创新。我国在引进美国 AP1000、法国 EPR 和俄罗斯 VVER 系列等三代技术路线的同时, 自主研发的“华龙一号”和“CAP1400”运营而生,且把“华龙一号”定位为我国三代 核电旗舰产品对外出口。当前我国核电呈现 AP1000、华龙一号及 VVER1200 齐头并发态 势。我国在四代核电方面也领先全球,据人民资讯消息,2021 年 12 月 20 日,国家科技 重大专项—华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程 1 号反应堆完成发电机初始负荷运行 试验评价,首次并网成功,发出第一度电;在核反应堆技术的这条跑道上,已经领先美 国、英国等核能大国。
中国大陆地区核电在运机组 52 台,在建机组 19 台。据中国核能行业协会,截至 2021 年 10 月底,我国大陆在运核电机组有 52 台,装机容量为 53485.95MWe;据 Wind 统计,我 国大陆在建核电机组数为 19 台,在建装机容量约为 18741MWe,在建机组数保持全球领 先,在运及在建核电机组均位于我国沿海省份。在建机组中有一大半采用三代核电技术, 霞浦和石岛湾核电站采用四代核电技术,石岛湾 1 号反应堆已于 2021 年 12 月 20 日首次 并网成功。
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2. 三代核电技术已成熟,助力“十四五”千亿市场
2.1 华龙一号和 CAP1400 技术成熟,“一带一路”助力中国核电走向海外
“一带一路”助力我国核电走向海外,打开海外市场。截至 2021 年 1 月 1 日全球共有 33 个国家在使用核能发电,在运营的 442 座机组中,超 80%都集中在发达国家;且大部分拥有核电机组的发达国家,核电发电量占比也 在 15%以上,所以未来核电新建市场空间有限,我国核电对其出口难度较大。而大部分 发展中国家核电建设较为缓慢,或核电发电量占比不足 7%。我国倡导的“一带一路”沿 线国家大多为发展中国家,这些国家未来核电新建市场较大。
到 2030 年“一带一路”周边沿线国家将新建 107 台核电机组,共计新增核电装机 1.15 亿千瓦, 新增装机占中国之外世界核电市场的 81.4%。十二届全国人大代表、中核集团原董事长孙 勤表示:“中国力争 2030 年前在‘一带一路’沿线国家建造约 30 台海外核电机组”。据 中核集团表示,每出口一台核电机组,需要 8 万余台套设备,200 余家企业参与制造和建 设,可创造约 15 万个就业机会,单台机组投资约 300 亿元。我们保守估计以单台机组投 资约 100-200 亿元测算,30 台机组将直接产生约 3000-6000 亿产值。中国核电出海战略 与“一带一路”沿线国家核电发展需求相吻合,这使得海外核电市场未来潜在空间较大。
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仅俄、美、法、中、韩、日六个国家具备出口三代核电机组实力,中国优势明显。当前仅有以上六个国家具备三代轻 水堆核电出口能力;主要从三代核电技术、核燃料循环、政府支持(包含政策、融资和 外交)、技术经济性和技术转让五个方面决定其竞争力。根据该‘分析’,中国相对于传 统核电强国在技术积累方面优势不明显,毕竟我国核电起步也晚于这些国家,但在政府 支持、核燃料循环、技术经济性和技术转让方面具有较强优势。为推进国家核电名片出 海,未来我国将继续以政府支持为主导,为业主国提供相应合理的优惠融资信贷等渠道, 加强专业人力培养,保障其安全性,提供核电全产业建设一揽子解决方案,同时加强研 发,提升全产业技术实力,在海外核电竞争中提升中国优势。
“华龙一号”和“CAP1400”作为中国名片,两条腿出海。而核电出口的主要方式大致 有三种:设备出口、技术出口和资本出口,其中技术出口附加值最高,原因是不同的核 电技术路线伴随着不同的核电设计、建设方式、设备种类型号、维修方式,对出口国核 电产业链的带动效应更强,可以极大拉动国内核电产业链出口,所以技术出口就意味着 以总承包模式向海外国家输出核电技术。据中为咨询,业界普遍认为实现整体输入技术 和设备的总承包模式,才能够被定义为核电出口。我国目前拥有的华龙一号和 CAP1400 (国和一号)两大三代国产技术,均已通过国际原子能机构的通用设计审查,均具备出 口条件。
1.)华龙一号:由中核、中广核技术融合形成的“华龙一号”,定位为我国核电走出去的 旗舰产品。首堆福清 5 号机组已投入商运,推动我国核电产业走向国产化。“华龙一号” 诞生于中核和中广核的 ACP1000 和 ACPR1000+技术融合,ACP1000 是吸收消化了美国 AP1000 技术;ACPR1000 是吸收消化了法国 M310 技术;其在设计、设备制造、燃料、 运行、维护等多个领域拥有自主知识产权,是具备中国自主知识产权与自主品牌的三代 核电技术路线,目前该机组反应堆压力容器、蒸汽发生器、堆内构件等核心装备都已实 现国产化。
据中核集团中国核电工程有限公司总经理刘巍表示,其综合国产化率达到 90%, 助力我国摆脱三代核电技术受制于人的局面。“华龙一号”首堆示范工程福清 5 号机组于 2015 年投入建设,2021 年 1 月正式投入商运,示范工程的成功运行,有望开启我国三代 核电批量化建设新篇章,同时也将成为我国在国际核电舞台的新名片。2015 年 8 月 20 号巴基斯坦卡拉奇 2 号核电机组 FCD,是继福建福清 5 号机组之后全球第二个开建的华 龙一号核电项目,2021 年 5 月 20 日该机组正式投入商业运行,意味着华龙一号首次走出 国门,正式落地巴基斯坦。
目前,CAP1400 技术已开发成熟,2016 年 4 月通过国际原子能机构 IAEA 的通用安全审 评,CAP1400 机组已成为我国真正具有自主知识产权和独立出口权的三代核电技术,助 力中国核电走向海外。
我国核电设备具有规模化制造能力,在设计、施工、制造安装和调试等方面成本都相对 较低,从而降低了核电站造价。为了支持核电出口,我国政府提供了政策、外交、财政、 优惠信贷等多方面的大力支持。
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2.2 碳中和下核能优势显著,核能发电量、占比较低,增量空间大
2019 年核电机组审批进入常态化,碳中和背景下核电发展必要性提升。2019 年上半年国 家能源局发展规划司司长李福龙表示,“山东荣成、福建漳州和广东太平岭核电项目核准 开工”;中国核电行业经历了 3 年多的“零核准”状态后首次开闸。生态环境部副部长、 国家核安全局局长刘华表示,“有序稳妥推进核电建设仍然是我国的基本战略,安全高效 发展核电是全面进入清洁能源时代的必然选择。中国将在确保安全的前提下,继续发展 核电”。审批重启,行业迎来复苏,未来核电建设将加快,市场前景广阔。美国、欧盟等发达经济体二氧化碳排放已经达峰,从“碳达峰”到“碳中和”有 50-70 年过渡期;我国从“碳达峰” 到“碳中和”仅有 30 年时间,时间紧、任务重。因此不论从碳排放减排需求还是环保需 求角度来看,发展核电都是我国改善能源结构的重要选项。
零碳共识下,世界主要核能大国相继表示视核能为实现零碳目标重要能源工具。
1.)美国: 据 WNA,美国是世界上最大的核电生产国,占全球核电发电量的 30%以上。该国的核反 应堆在 2019 年生产了 8430 亿千瓦时电力,约占总发电量的 19%。在经历了 30 年几乎没 有建造新反应堆的时期之后,预计 2020 年后不久将有两台新机组投入使用。据 WNA 统 计,截至 2021 年 11 月,美国共计 93 个运行核反应堆,运行发电容量 95523Mwe,2 个 反应堆在建,在建容量 2234MWe,2019 年核能发电占比 19%。美国能源信息署 (EIA) 显示,到 2050 年电力需求平均每年增长 1%,鉴于核电厂产生了全国近 20%的电力和约 55%的无碳电力,即使电力需求的小幅增长也需要大量的新核能才能保持这一份额。如以 当前核电站设计运行 60 年寿命来看,到 2030 年将需要 22GWe 的新核电装机容量,到 2035 年需要 55GWe 才能保持 20%的核电份额。
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全球清洁能源转型需要在未来十年 内大规模部署包括核能在内的所有现有清洁能源技术,需要创新和商业化许多新的清洁 能源技术,以实现 2050 年零碳目标。据 WNA 消息,2021 年 1 月 20 日,拜登执政的第 一天,该国重新加入了《巴黎协定》协议,拜登概述了一项计划,旨在通过为先进核技 术的采购和示范提供资金,其中包括模块化小型反应堆和微型反应堆,以创造高薪就业 机会并重振当地经济。据环球网消息,当地时间 2021 年 4 月 27 日拜登在领导人气候峰 会上,启动了“模块化小型反应堆技术可靠使用的基础设施(FIRST)”项目,初始投资为 530 万美元。FIRST 计划是众多计划之一,美国打算通过该计划降低成本,加快包括核能 在内的清洁能源部署和创新的步伐。
2.)英国:据 WNA,英国约 20%的电力来自核能,但目前近一半的发电量将在 2025 年 退役。已将发电私有化并开放其电力市场,新一代核电站中的第一座已经开始建设。据WNA 统计,截至 2021 年 11 月,英国运行中核反应堆 13 个,运行中容量为 7833MWe; 在建 2 个核反应堆,在建容量 3260MWe;2019 年核能发电占比 17%,同时英国承诺到 2050 年将所有温室气体排放量降至“净零”。
在 1990 年代后期,核电贡献了英国年总发 电量的 25%左右,但随着旧电厂的关闭以及与老化等相关问题影响电厂的可用性,核电 比例逐渐下降。2015 年 11 月,英国政府阐明了英国能源的新政策重点,包括可能在 2025 年逐步淘汰排放二氧化碳的燃煤发电、建造新的发电厂,以及更多地依赖核电和海上风 能来应对能源问题和对煤炭的过度依赖。2017 年 7 月,英国国家电网表示,预计到 2050 年,电力峰值需求为 85GWe,这种情况要求到 2035 年有 14.5GWe 的新核电站上线,2050 年核能将供应 31%的电力需求。中广核设计的 1150 MWe“华龙一号”正在英国布拉德韦 尔建造,于 2020 年 1 月进入建造第四阶段,预计将于 2022 年完成。
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2019 年,英国承诺到 2050 年实现温室气体净零排放。英国能源部长 Greg Hands 表示, 核能仍然是可靠的清洁电力重要来源,这是一种能量密集的技术,可以在很小的土地面 积内提供大量的电力,并可以在低排放水平下降低成本。但是,随着现有的核电站在未 来 10 年内大部分将退役,英国正在采取措施,以保持核能在能源结构中的重要地位。据 WNA 消息,除了建造 Hinkley Point C1,还有投资高达 3.95 亿英镑用于帮助开发下一代 的核电技术。为了将这些技术推向市场,英国将额外投资 4000 万英镑,用于开发监管框 架和支持英国供应链。
3.)法国:据 WNA,法国约 70%以上的电力来自核能,政府政策是到 2035 年将这一比 例减少到 50%。该国一直非常积极地发展核技术,反应堆,尤其是燃料产品和服务一直 是重要的出口产品,而且法国大约 17%的电力来自回收的核燃料。据 WNA 统计,截至 2021 年 1 月,法国在运核反应堆 56 个,容量 61370MWe;在建核反应堆 1 个,在建容量 1630MWe。在过去十年中,法国每年电力净出口高达 70TWh,2018 年出口主要是意大利、 西班牙、英国、德国、瑞士和卢森堡。法国核能的燃料成本在总成本中只占相对较小的 一部分,在最大程度地减少进口和实现能源安全方面很有意义,几乎是欧洲电力成本最低的国家,还具有极低的人均发电二氧化碳排放量,因为其 80%以上的电力是核电或水 电。
4.)日本:据 WNA,日本需要进口约 90%的能源需求。第一座商业核反应堆于 1966 年 中期开始运行,自 1973 年以来,核能一直是国家战略重点,但这在 2011 年福岛事故后 进行了审查。直到 2011 年,日本大约 30%的电力来自其核反应堆,2018 年日本核电占比 发电量 6%,现在的计划是,到 2030 年,至少 20%的电力来自核电机组。据 WNA 统计, 截至 2021 年 9 月,日本在运核电机组 33 个,在运装机容量 31679MWe;在建机组 2 个, 在建装机容量 2653MWe。在 2011 年东日本大地震之前,日本有 54 座核反应堆在运行, 供应该国约 30%的电力。截至 2021 年 6 月,事故发生 10 年后,只有 10 个反应堆的核电 站获得当地居民同意恢复运营,出于多种原因,包括不断变化的监管要求,核电重启速 度比预期的要慢。日本在 2020 年底宣布了到 2050 年将温室气体排放量减少到净零的目标。同年推出了以 核电等 14 个产业领域为对象,实现经济和环境良性循环的综合产业政策“绿色增长战略”。
5.)德国:目前 6 个反应堆贡献大约 10%的电力,而 35-40%的电力来自煤炭,其中大部 分来自褐煤;2018 年核能发电占比 12%。1998 年联邦选举后成立的联合政府逐步淘汰核 能作为其政策。2009 年新政府上台后,淘汰计划被取消,但随后在 2011 年重新启动淘汰 计划,8 座反应堆立即关闭。据 WNA,德国的公众舆论仍然广泛反对核电,几乎不支持 建造新的核电站。由于其能源政策,德国的批发电价在欧洲最低,而零售价最高,税收 和附加费占国内电价的一半以上。据 WNA 统计,截至 2021 年 3 月,德国在运机组 6 台,在运容量 8113MWe,无在建机组。据新华网消息,继 2011 年日本福岛发生核事故引发 全球对核电安全担忧后,德国决定在 2022 年年底前关闭所有的核电厂。目前德国仍在运 转的 6 座核电厂,将在未来陆续关闭。
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德国弃核并不是仅仅因为对福岛核事故的担忧,反核思维一直扎根于德国社会。据电力 工业网,上世纪 70 年代,德国地方政府组织就抗议修建核电站。公众反核,主要对放射 性废物处理和储存地点问题的担忧。在日本福岛核灾难发生后,更加加深了德国社会的 反核运动,大多数德国民众赞成逐步淘汰核电。 核电的主要优势集中于节能环保、稳定发电、发电效率等。
核电虽前期建设成 本高,但由于核原料体积小,蕴含的能量却很大,2400 吨标准煤所放出的能量仅需 1 千 克铀裂变即可得到,核电站发电成本远低于燃煤发电,同时从电力利用效率和使用寿命 来说,相比风电、光伏发电等清洁能源,核电虽单位建造成本高于其他清洁能源,但综 合建造成本和发电成本,核电总成本远低于其他电源,具有相对优势。
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中国核能发电量、占比较低,落后于其他主流国家,提升空间巨大。据国家统计局数据 显示,2020 年全年累计发电量 74170.4 亿千瓦时,风电、水电、火电、核电、太阳能发 电分别为 4146.0、12140.3、52798.7、3662.5、1421 亿千瓦时,各能源发电占比全国发电 量分别为 5.6%、16.4%、71.2%、4.9%、1.9%;核电发电量占比不足 5%,而相较世界其 他主要国家来看,中国核能发电占比情况也比较靠后;而法国、韩国、美国、英国和加 拿大等国其核能发电量占比在 2019 年已分别达到 71%、26%、20%、16%和 15%。
随着经济持续复苏,用电量快速攀升,电力需求逐渐增大。2021 年以来,后疫情时代我 国经济持续稳定恢复,外贸出口高速增长,拉动电力消费需求超预期增长。2021 年前三 季度全国全社会用电量累计达到 61651 亿千瓦时,同比增长 13.9%,近 5 年 CAGR 为 8.3%, 增长率维持高位。从需求端来看;国家大力推动双碳战略,电气化程度提高,电能在终 端能源的占比将不断提升,用电量增速将会持续提高。而火电煤电受到严格管控,新增 装机将受限,水电我国除西藏外的水电资源已基本开发殆尽,优质可开发规模有限。所 以长期来看,未来电源增长只能依靠新能源发电和核电,“十四五”期间核电审批开工提 速,但受制于建设周期长,预计将在“十五五”迎来投产高峰。
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2.3 核电政策东风推动行业发展,已具备批量化建设条件
“十三五”规划目标未达,行业处于瓶颈期。自 1974 年开启核电站的探索以来,直至 1993 年首座商业核电站-大亚湾一号机组并网发电,我国由此进入核电适度发展阶段。2011 年 日本福岛核电事故之后,国内核电建设产业进入低谷,关于核电安全方面的担忧成为行 业发展绊脚石,国家对于核电的审批是严格又谨慎。据 Wind 统计,截至 2020 年底我国实际在运核电装机 容量为 5103 万千瓦,并未达成“十三五”规划设定目标。
“十四五”期间核电进入积极有序发展新阶段。自 2019 年以来,我国核电项目陆续开闸, 打破了三年来的“零核准”瓶颈,稳步重启。2021 年初的《政府工作报告》中关于 2021 年重点工作里提出:“制定 2030 年前碳排放达峰行动方案。优化产业结构和能源结构。 推动煤炭清洁高效利用,大力发展新能源,在确保安全的前提下积极有序发展核电”。这 是四年来政府工作报告首次用“积极”的字眼信号明确地提及核电。较“十二五”和“十 三五”的“安全高效发展核电”以及 2015 年“安全发展核电”的表述更为积极,属十年 来首次使用“积极”字眼表述核电建设。这是中国政府在 2020 年 9 月和 12 月提出 2030 年碳达峰、2060 年碳中和的目标后,并在 2021 年 3 月提出在确保安全的前提下积极有序 发展核电。
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预计到 2025 年中国在运核 电装机达到 7000 万千瓦,在建核电装机达到 3000 万千瓦;到 2035 年在运和在建核电装 机容量合计将达到2亿千瓦;我们预计核电建设有望按照每年6-8台机组的步伐稳步推进, 若以每台投资约 200 亿元计算,年均投资规模将达千亿(1200-1600 亿)。2020 年 8 月, 国务院一次核准 4 台“华龙一号”核电机组,及在 2021 年上半年,国家核准了 5 台核电 机组(包括四台 VVER 核电机组和一台“玲珑一号”小型堆)。“积极有序发展核电”正 在逐步实现。
国家核电政策推动行业发展,同时具备批量化建造能力。 在基准方案下,到 2030 年、2035 年和 2050 年,我国核电机组规模达到 1.3 亿千瓦、1.7 亿千瓦和 3.4 亿千瓦,占全国电力总装机的 4.5%、5.1%、 6.7%,发电量分别达到 0.9 万 亿千瓦时、1.3 万亿千瓦时、2.6 万亿千瓦时,占全国总发电量 10%、13.5%、22.1%。实 现 2020、2030 年非化石能源消费比重分别达 15%、20%的目标,核电的作用不可小觑。 经测算,2035 年、2050 年核电要达到 1.7 亿千瓦、3.4 亿千瓦的规模,2030 年之前,每 年保持 6 台左右的开工规模;2031-2050 年间,每年保持 8 台左右的开工规模。
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同时,根据《中国核能发展与展望(2021)》中提及,“十四五”期间《原子能法》《放射法 废物管理法》《核损害赔偿法》《核电管理条例》等一系列涉及核能的法律法规后续有望 出台,在双碳大背景下,核能相关政策的持续完善,核电发展有望进一步提速。我国已建成的秦山、大亚湾、田湾等 13 个核电基地,从未发生二级及以上运行事件,核 电安全总体水平已跻身国际先进行列。
3. 核电产业链一览,设备制造国企垄断,细分领域民营企业成长性高
3.1 核电产业概况
核电产业链分为上、中、下游三个环节。上游环节包括核燃料、原材料生产;中游环节 包括核反应堆、核电核心设备制造及核电辅助设备制造;下游环节主要包括核电站建设 及运营维护。上游主要是铀矿开采、加工燃料元件制造;中游包括核岛设备制造:主冷 却剂泵、反应堆压力容器、蒸汽发生器、堆内构件、控制棒驱动机构、主管道、稳压器、 钢制安全壳、堆芯补水箱;常规岛设备制造:汽轮机、发电机、汽水分离再热器、阀门、 冷凝器及管道、高低压加热器、除氧器;辅助设备制造:数字化控制系统、暖通系统、 空冷设备、装卸料机;下游则主要是核电站设计、土建、安装、调试、运营等一系列活 动总成。前期工作完成后,待获得国家监管部门的最终批复,将核岛底板浇灌第一罐混 凝土(FCD),开始正式的建设施工;完成机组的全部调试准备工作后,并网发电、正式 投入商运。核电站的前期工作一般需要 5-10 年以上;工程建设及安装调试需 5 年左右; 投产后运行时间一般为 30 到 60 年。
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3.2 上游:核燃料资源对外依赖性高,中核、中广核和国家电投三分天下
核燃料是指含有易裂变核素,能够在反应堆内实现自持链式核裂变反应的物质。据前瞻 经济学人资料,当今核电站使用的核燃料主要是铀 235,且纯度需达到 3%,而铀 235 在 天然铀中的含量仅为 0.71%,因此铀燃料的生产、供应是核燃料的重点。目前,核燃料主 要由中核下属的铀业公司进行制造。长期以来,中核集团在国内铀矿勘察、开采方面一 家独大,其子公司中国核燃料有限公司是中国最主要的核燃料生产商、供应商、服务商, 并为我国所有投运核电站提供优质的核燃料。三大核企都有各自的铀业公司,但核燃料 加工主要由中核集团负责,具有半垄断性质。(报告来源:未来智库)
核燃料循环是核工业体系中的重要组成部分。所谓核燃料循环是指核燃料的获得、使用、 处理、回收利用的全过程。据超大军事资料,燃料循环通常分成两大部分,即前端和后 端,它包括铀矿开采、矿石加工(选矿、浸出、沉淀等多种工序)、铀的提取、精制、转 换、浓缩、元件制造等;后端包括对反应堆辐照以后的乏燃料元件进行铀钚分离的后处 理以及对放射性废物处理、贮存和处置。
氧化铀陶瓷组成的核燃料棒是核燃料组件的核心,是核反应的能量来源。水冶厂出来的 产品,因为矿石成分不同,采取的工艺也有差别,黄饼是通行的称呼,但重铀酸铵或者 三碳酸铀酰铵(钠)等也是常见产品;其中杂质也和矿石、工艺有关,除杂比较好的可以称 为核能纯产品。核能纯产品纯化很简单,否则就要经过再纯化,以进一步去除产品中的 杂质离子(和放射性元素无关,比如铁钙镁钒等)。黄饼是核工业中的一种重要原料,也是 核燃料生产过程中必需的一种中间产品,其主要成分是重铀酸铵,黄色,常加工成饼状, 因此得名。“黄饼”通常是从粉碎后的天然铀矿石经多种溶液萃取,沉淀而来。
纯化后的铀化合物,经过几个步骤,逐步转化成六氟化铀,以便于利用气体离心机进行 分离浓缩,将天然铀中丰度 0.7%左右的铀 235,逐步浓缩到 4.5%左右;这个过程是以六氟 化铀形势存在的,浓缩后的低浓缩铀丰度 4.5%左右,而分离后的尾料就是贫料(贫铀), 其中含有 0.2--0.3%的铀 235。
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低浓缩铀,必须再次经过转化,变成氧化铀,然后制胚、烧结成氧化铀陶瓷,也就是所 谓的核燃料(芯块)了;氧化铀陶瓷具有非常好的强度和热工性能。燃料芯块,按照一定要 求装入锆管中,加上相应附件(气室、弹簧等,这些东西可在高温下使用,还会产生少量 气体),封装后就成了燃料棒(这就相当于烧火所需要的“柴”)。
燃料棒,按照一定位置,逐支插入、固定在燃料组件(一个框架,其中包含有控制棒导管、 搅浑格架和锁紧机构等)中,安装相应附件就成了核燃料组件(相当于把多根柴捆在一起)。 最后放入反应堆堆芯,而核燃料组件排列布置方式,所谓 157、177 堆芯,指的就是堆芯 装载燃料组件的数量。
我国铀资源对外依存度较高。我国铀资源较为丰富,已查明的铀矿资源主要分布于全国 23 个省、市、自治区,特别是江西、内蒙古、新疆、广东、湖南、广西、河北等省,已 发现的铀资源总量约占全国总量的 95%;铀矿床类型多,但以砂岩型、花岗岩型、火山 岩型和碳硅泥岩型等 4 大类型为主,成矿地质条件复杂。且大部分属于非常规铀,不仅 品位低、埋藏深,且开采成本昂贵,因此需要海外进口,主要国家有哈萨克斯坦、乌兹 别克斯坦、加拿大、纳米比亚、尼日尔和澳大利亚。
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哈萨克斯、澳大利亚和加拿大铀资源供应全球前三。据 WNA 统计;2020 年,哈萨克斯 坦从矿山生产的铀占比最大(占世界供应的 41%),其次是澳大利亚(13%)和加拿大(8%)。 哈萨克斯坦在 2009 年超过加拿大成为世界最大的铀矿生产国,并在 2019 年保持这一地 位,且在过去几年中持续增长生产(2016 年为 24689 吨),2018 年(21705 吨)和 2019 年(22808 吨)的增长率有所下降。2018 年排名前六的铀矿生产国(哈萨克斯坦、加拿 大、澳大利亚、纳米比亚、乌兹别克斯坦和俄罗斯)占全球铀矿生产的 88%,12 个国家 ——哈萨克斯坦、加拿大、澳大利亚、纳米比亚、乌兹别克斯坦、俄罗斯、尼日尔、中 国、乌克兰、印度、南非和美国——占全球铀矿生产的 99%以上。
由于新冠肺炎疫情导致铀供应减少,主要生产商暂停铀业务并暂时关闭其矿山。2020 年 4 月,哈萨克斯坦国有铀矿生产公司 Kazatomprom 宣布,将停止新的矿山开发,将现场 工作人员数量降至最低水平,预计产量将减少 4000 吨。8 月,该公司开始将员工返回矿 区,并继续尽可能进行远程工作。类似,加拿大萨斯喀彻温省北部的雪茄湖矿和麦克莱 恩湖铀矿在新冠疫情期间暂停生产,现场劳动力减少。自 9 月以来,雪茄湖/麦克莱恩逐 渐重新开始运营,但预计 2020 年产量将减少约 40%。纳米比亚和南非的采矿活动也暂停。 然而,从 4 月底开始,南非的矿山获准开放,但只能以 50%的产能运营。纳米比亚的铀 矿也停止了采矿作业。目前商业核电站中使用铀的 30 个国家中,只有加拿大和南非在 2018 年生产了足够的铀以满足国内需求,所有其他拥有核能的国家都必须使用进口铀或 其他来源。
中期内中国对铀矿的需求缺口巨大。2017 年和 2018 年,中国铀产量分别达到 1580t 和 1620t,2019 年稳定在 1600t。据 IAEA 统计,截至 2019 年 1 月 1 日,中国大陆运行的 44 座核电厂总装机容量为 44.6 GWe,位居世界第三位,占总装机容量的 2.35%。2018 年核 电发电量 294.4 TWh,占总发电量的 4.22%,比 2017 年同期增长 18.96%。此外,中国还 有 13 个装机容量为 14GWe 的核电站正在建设中。预计到 2020 年底,核电站的总装机容 量将达到 50GWe 到 52 GWe。
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我国潜在铀资源有待开发。2017 年和 2018 年, 国内铀勘探继续进行,取得了积极成果。勘探重点集中在鄂尔多斯、伊犁、松辽等盆地 的砂岩型铀矿,在松辽盆地、准噶尔盆地和二连盆地新地区发现铀矿,初步勘探表明, 该地区具有较高的开发潜力。我国南方已知铀矿田深部及外围的勘探也取得了一定的进 展,勘探工作主要集中在新疆伊犁、吐鲁番-哈密、准噶尔和塔里木盆地等大中型沉积盆 地,包括区域铀潜力评估和对中国北方先前发现的矿化和矿床的进一步工作;对鄂尔多 斯盆地、二连盆地、松辽盆地、巴丹吉林盆地和巴音戈壁盆地;青海省柴达木盆地和甘 肃省酒泉盆地进行地质调查、放射性调查和电磁调查,结合了适量的钻井和浅层地震方 法来划定进一步勘探的前景。
在矿化地区进行了深一步的钻探,以确定砂岩型矿床,以 及常规开采的低渗透砂岩/泥岩型矿床。华南地区的找矿工作主要是寻找与火山型和花岗 岩型矿床类型相关的成矿带,主要分布在江西象山铀矿田、广东下庄和珠光铀矿田,广 西苗尔山铀矿田。在过去两年中,总共完成了 119 万米的钻井作业(2017 年约 61 万米, 2018 年约 58 万米)。因此,我国北方的伊犁、鄂尔多斯、二连、松辽等沉积盆地的铀资 源有所增加。在华南地区,象山、庙儿山、朱光南步、下庄等铀矿田深部及周边地区的 铀矿资源均有小幅增加。中国在全国范围内进行了系统的铀资源预测评估,预测资源量 约为 200 万吨。铀成矿有利靶区包括二连盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地、准噶尔盆 地和松辽盆地,以及中国南方已知铀矿床的深度和边缘。随着铀矿成矿远景区的进一步 勘查,预计将发现更多的铀矿资源。
截至 2019 年 1 月 1 日,我国已认定为合理保障资源(RAR)和推断资源(IR)的铀资源共计 344000 吨,分布在 13 个省(自治区)的 21 个铀矿田,如下表所示。与 2016 年底相比,由 于铀矿资源的开采和重新评估,已确认的铀矿资源减少了约 7%。
中核集团是中国唯一的核燃料生产商、供应商和服务商。由于核燃料浓缩难度很高且在 国防方面有特殊安全要求,中核集团天然铀采购由其全资子公司“中国铀业有限公司” 承接;据中核集团,中国的核燃料制造和供应目前由中核集团下属的中国核燃料有限公 司独家供应,中核集团是中国唯一拥有完整核燃料循环产业的企业(提供燃料采购、加 工、工程设计、建设、设备进口、技术服务、乏燃料运输及后处理等全方位支撑);国家 授权中核集团对核燃料、铀产品的生产经营和进出口实行专营。据乐晴智库,加工核燃 料组件的资质及能力国内仅中核集团旗下的中核建中和中核北方两家公司具备,除了首 炉等必须从国外进口的核燃料以外,所有国产核燃料组件只能从中核建中、中核北方进 行采购。2020 年,中核开展了收购中核汇能 100%股权、收购三门核电 5%股权及辽宁核 电 4%股权、增资中国铀业等资本运作工作,助力公司实现资源整合,打通上下游产业链, 进一步增加对产品和现有市场的掌控。
原中核旗下子公司东方锆业(现第一大股东为“龙佰集团”)专业从事锆及锆系列制品的 研发、生产和经营,产品包括锆矿砂、硅酸锆、氯氧化锆、电熔锆、二氧化锆、复合氧 化锆、氧化锆陶瓷结构件及海绵锆八大系列。其中,核级海绵锆主要运用于核电站的核 反应堆中,作为核燃料的包壳、格架、端塞和其它堆芯材料。
中广核和国家电投也在布局相关的核燃料产业。
1.)中广核控股子公司“中广核铀业发展 有限公司”承担中广核所属核电站全寿期核燃料供应和技术服务任务,国家授予中广核 铀业核燃料进出口专营资质,中广核铀业可以从海外进口天然铀和核燃料组件。据中新 社消息,中广核 2021 年 11 月 11 日发布消息称,由中广核铀业发展有限公司和哈萨克斯 坦国家原子能工业公司共同出资建设的乌里宾燃料组件有限责任合伙企业(简称中哈组件 厂),日前在哈萨克斯坦东哈州投产,前者持股 49%,后者持股 51%,项目合资运营期为 20 年,该组件厂设计年产 200 吨核燃料组件,可满足 8 台百万千瓦级核电机组的换料需 求;直至目前,中广核旗下拥有伊尔克利铀矿、谢米兹拜伊铀矿、中门库杜克铀矿和扎 尔巴克铀矿四座大型原位地浸砂岩铀矿,铀矿项目权益总储量超过 3 万吨铀,年度权益 产能接近 2000 吨铀,中广核在海外铀资源市场领先布局。
同时,公司控股公司“中广核 矿业” 主要业务是核能企业使用的天然铀资源的开发与贸易;2015 年中广核矿业完成哈 萨克斯坦谢米兹拜伊铀有限合伙企业 49%股权的收购,并获得旗下两座在运营铀矿山(谢 米兹拜伊铀矿床和伊尔科利铀矿床)49%的天然铀产品包销权;2016 年,中广核矿业收 购加拿大矿勘探公司 Fission Uranium Corp 的 19.99%股权,并获得 20%的天然铀产品包销 权及 15%的额外包销选择权。
2.)而国电投方面;海阳核电一期工程完成第二循环换料装载燃料组件 128 组(2 个机组 各 64 组燃料组件),其中组件所用首批 33792 支国产核级锆材由国家电投下属国核锆业 生产供应。据国核锆业官网显示,国核锆业拥有中国首条完整的核级锆材产业链,已具 备为国内各类型核电机组提供批量化供货的稳定能力。在我国原有核电和专项用核级锆 材制造技术基础上,通过消化吸收 AP1000 三代核电用锆材制造技术,现已突破核级锆材 制造技术壁垒,彻底解决核电站用锆材受制进口的被动局面,填补国内产业空白,搭建 形成了海绵锆生产、锆合金熔炼、坯料制备、管棒板带材成品制造及返回料处理的综合 能力,其设计产能可满足上百台百万千万级核电机组核级锆材的需求;同时制定了国产 ZIRLO 合金包壳管制造技术方案,保障国产 ZIRLO 合金包壳管产品质量,高质量、高标 准完成包壳管、导向管、端塞棒、格架带材等多种规格、不同关键产品的制造生产。
3.)厦门万里石股份有限公司主要从事建筑装饰石材及景观石材的研发设计、生产和销售, 其第一大股东“胡精沛”先生个人投资的“厦门哈富矿业有限公司”于 2019 年在厦门市 注册成立,注册资本为 1000 万元人民币。主要从事铀矿的勘探、开采、生产、销售;2021 年 11 月 25 日公司表示,哈富矿业目前在哈萨克斯坦拥有铀矿资源,已经涉足核电核燃 料业务布局,但属非上市公司控股和非上市公司合并报表范围主体,具体情况有待观察。
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核燃料成本是核电公司经营成本的重要组成部分。核燃料成本包括购买天然铀、铀转化 及浓缩、燃料组件加工等工序的支出,天然铀成本一般占核燃料成本的 50%左右,据中 广核招股说明书,核燃料采购成本中天然铀占比约为 49%,浓缩及转化占比约占 33%, 组件加工约占 17%。核燃料的价格及供应情况会受国内及国际政治及经济影响而出现波 动,所以公司一般通过签署核燃料供应与服务长期合同,以保障核燃料供应的安全和价 格的稳定。以中核和中广核两大核燃料供应商来看;中核集团 2018、2019 和 2020 年的 核燃料成本占比总成本分别为 22.90%、21.52%和 22.08%,占比相对稳定,2020 年由于 1 台机组投运和 1 台机组小修后正常运行,导致核燃料增加;中广核 2018、2019 和 2020 年的核燃料成本占比总成本分别为 25.75%、22.73%和 17.77%,呈下降趋势,主要原因是 换料成本及大修安排差异导致核燃料摊销成本变动所致,同时公司建筑安装和设计服务 业务快速扩大,该部分成本占比提升。
3.3 中游:设备制造国企垄断为主,细分民营成长性好
核电站主要由三大系统构成:核岛、常规岛及辅助设备。核岛是整个核电站的核心,负 责将核能转化为热能,是核电站所有设备中工艺最复杂、投入成本最高的部分。常规岛 利用蒸汽推动汽轮机从而带动发动机发电,常规岛设备在技术上不区分第二代和第三代。 辅助系统(BOP)主要包括数字化控制系统、暖通系统,保障核电站平稳运行,辅助系 统的工程规模比较小。据环保万维网,这三种设备在核电站的造价中所占到的比例大致 分别为 5:3:2。中游国企主导。目前,我国核岛和常规岛领域以三大国企为主导。其中 上海电气在核岛主设备领域优势明显,东方电气的常规岛设备行业领先,哈尔滨电气主 攻常规岛设备。在辅助系统、大型铸锻件、关键零部件等细分行业,民企也积极参与。
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核岛设备供应以四大国企为主,民营企业在细分产品如阀、泵管道、风机制冷设备等方 面占据了主要地位。核电主设备制造难度大,关键技术难度大,技术门槛高;建设周期 长,且核电设备合同金额大,将占用企业大量的流动资金;同时承担重要的核安全保障 的功能,对安全和质量的要求需要技术相对成熟可靠,这就导致其成本偏高,因此我国 的核电主设备制造业主要为大型国有企业垄断,这是由核电设备的高技术壁垒所决定的, 造成行业进入门槛较高。
目前核岛设备的供应现状是四大国企东方电气、上海电气、中国一重、哈电集团占据主 要供应地位,同时承担三代核电主设备的国产化任务,包括反应堆压力容器、稳压器、 蒸汽发生器、汽轮发电机、主冷却剂泵;四家上市公司的核电业务占比相对较低,但其 核电设备制造的技术水平在国内均处于领先地位,中国二重参与部分产品。常规岛中的 汽轮发电机组、汽水再分离器与冷凝器也属于政府部门重点监管领域,市场由东方电气、 上海电气和哈电集团三家国企垄断。
而民营企业在细分产品阀门、管材、焊材、电缆、密封件等领域发力,不仅成为大型央 企、国企的合作伙伴,而且在诸多领域填补了国内空白,打破了国外企业的长期垄断, 成为我国核电设备领域国产化的重要力量。
相关企业例如浙富控股下属四川华都核设备公司拥有控制棒驱动机构生产资质,是控制 棒细分市场的民营龙头,公司占据了“华龙一号”控制棒驱动机构市场的领先地位;2019 年森源电气中标山东海阳核电站项目,该项目将采用森源电气制造的开关设备与 ABB 产 品并柜运行,实现了该公司在核电 1E 级中低压开关设备零的突破。江苏神通、纽威股份 等企业在阀门市场取得主导地位;江苏神通核电阀门分为新增阀门和备品备件两大类, 在核电蝶球阀市场,江苏神通占有率曾一度保持在 90%以上。
以核电阀门为例,5~8 年 将进行更换,一般由原厂商提供备品备件,每年单堆备品备件设备价值量在 800 万~1000 万元,其市场相当庞大。佳电股份主要在核电方面提供低压安全注入泵、安全壳喷淋泵、 设备冷却水泵、电动辅助给水泵、重要厂用水泵、主给水泵和 ETY 风机等水泵风机配套 电机,公司核用电机在国内所有核电项目均有供货,例如:红沿河、宁德、阳江、田湾、 福清、石岛湾核电项目等。蒸汽发生器 U 形传热管是核电站一回路压力边界的重要组成 部分,也是防止放射性裂变产物外泄的主要屏障,蒸汽发生器传热管在服役过程中,要 承受高温高压和介质腐蚀磨损等,其质量是保证蒸汽发生器安全、可靠运行的关键。
据 统计,约 30%的压水堆非计划停堆,都是由于蒸汽发生器传热管的腐蚀破损所致。目前,蒸汽发生器传热管选材主要有 800 合金与 690 合金。蒸汽发生器传热管由于对表面质量、 尺寸控制、 热处理制度、组织控制等要求高,存在较高的技术壁垒,国内外的生产厂家 非常少,目前仅有 3 家国际巨头具有该设备生产能力,国内主要是久立特材和宝银特钢 两家公司。 核电主设备投资占比较高。
核岛 设备中,反应堆压力容器、主管道及热交换器和蒸汽发生器是核岛设备中的主要关键设 备,压力容器其功能主要是固定和包容堆芯及堆内构件,使核燃料的裂变反应限制在一 个密封的容器内进行,它和一回路管道共同组成高压冷却剂的压力边界,是防止放射性 物质外逸的第二道屏障之一,反应堆压力容器及其内部的堆内构件均是由大型锻件组装 而成,故而压力容器质量标准十分严苛,故而其投资成本占比最高,达到 23%。核电主 管道是连接核岛反应堆的压力容器,是核蒸汽输出堆芯热能的“主动脉”,其投资占比为 20%。核级阀门在核岛中使用量大,国产核级阀门自主化程度已经大幅提升,截止至 2021 年,阀门国产化程度已达到 80%,并且价格方面仅为进口核级阀门的 11.5%,受益于国产化水平提高,核级阀门投资成本占比为 12%。以三代机组平均造价 1.6 万元/千瓦测算,每台百万级核电机组总投资额约 160 亿元,其中设备投资约 80 亿元。 未来核电市场将迎来动态的、持续的释放过程,假设每年推进 6-8 台机组,年均设备市场 容量有望达到 480-640 亿元。
核电产业链核岛关键零部件毛利率最高。从由于技术壁垒高,核岛设备毛利率丰厚,核 心关键设备的毛利率可以超过 45%,其中主管道和堆内组件的毛利率分别可达到 60%、 50%左右。据中国产业信息网,常规岛设备由于技术壁垒相对较低,竞争较激烈,毛利率 一般在 10%左右。
3.4 下游:以中核、中广核为核电站主要运营者;“闭式核燃料循环处理”技术为乏燃料后处理打开产业空间
核电站运营中核、中广核二分天下,未来或将群雄逐鹿。下游运营准入门槛高。核电站 设计工作主要由三大核电集团旗下的设计院完成。建造方面,目前国内只有中核集团、 中广核集团和国电投集团具有控股开发、建设、运营牌照。
截至目前,我国在运营的核电机组共 52 台,大部分分布在广东、福建、浙江、广西等沿 海地区。据公司公告,中广核和中核在运核电机组分别为 25 台和 24 台,在建机组分别 为 7 台和 4 台,在建总装机容量为别为 821 亿千瓦时和 470.3 亿千瓦时。按发电量计算, 2020 年中广核和中核的国内市占率分别为 50.92%和 42.04%,这两家企业重点布局在长 三角、珠三角地区。国电投管理在运核电反应堆 2 座,主要是海阳 AP1000 两台机组,中国华能管理在建核电站 1 座,主要是山东石岛湾高温气冷堆示范项目;其他上市公司则 基本通过参股方式参与核电业务的经营,并不能占据主导地位。据中国核电网,我国核 电行业的市场集中度较高,不论是从在运装机容量,或是发电量,2020 年,核电运营市 场 CR2 都高达 90%以上。
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2021 年上半年,中广核和中核营收入分为 368.66 亿和 297.73 亿,同比增长 15.95%和 24.64%,归母净利润分别为 54.98 亿和 44.74 亿,同比增长 5.63%和 46.23%;中广核国内 收入占比为 86.53%,中核国内收入占比为 99.77%。
按照《核电管理条例(送审稿)》的相关细则要求,五大发电中的大唐、华电、华能三位 巨头已基本满足控股核电站的要求,结合三代核电重启审批的预期,将逐步改变现有的 核电运营商竞争格局,带来新变量和新动能。
闭式核燃料循环处理为我国核废料后处理发展策略。乏燃料又称辐照核燃料,是经受过 辐射照射、使用过的核燃料,它含有大量未用完的可增殖材料铀-23 或钍-232 等元素。这 种燃料的铀含量降低,无法继续维持核反应,所以叫乏燃料。按照比活度可以分为高、 中、低放射性核废料。目前国际上对乏燃料的管理方式有三种。第一种是以法国和日本 为代表的闭式燃料循环,通过后处理回收乏燃料中有价值的铀钚等可裂变核素进行循环 利用,第二种是以瑞典和芬兰为代表的“一次通过”,将乏燃料视为放射性废物直接深地 质处置,第三种是暂存,视未来技术发展情况再作决定。
我国在上世纪 80 年代确定了闭式核燃料循环政策,“十三五”核工业发展规划进一步明 确了坚持乏燃料后处理的大政方针,已进入立法审批流程的《原子能法》将闭式燃料循 环政策上升到法律层面。随着我国核电规模的持续增长,乏燃料累积数量将大幅增加; 据未来智库统计,2020 年,乏燃料累计产生量 6890 吨,目前大亚湾核电站在堆贮存水池 已饱和,开始向岭澳二期倒运;2025 年则接近 1.6 万吨,照此预计超过 10 个核电站在堆 贮存饱和。
按一台百万千瓦核电机组一年产生的乏燃料约 20 吨,按照 2030 年核电装机 1.3 亿千瓦测算,届时乏燃料累积数量将接近 3 万吨,国内乏燃料处理产能缺口将很大。 在后处理能力建设方面,据哈佛肯尼迪学院裂变材料国际小组的申明,2015 年以来,中 国开始建设民用轻水堆乏燃料“示范”后处理厂,年处理能力为 200 吨,位于甘肃金塔。 建设活动和设备采购表明,该第一工厂(项目一)可在 2020 年底完成土建阶段并开始设 备安装。项目一预计将于 2025 年投入运营。第二后处理工厂(项目二)2020 年底或 2021 年初开工建设,表明它可以在 2030 年之前投入使用,共计 400 吨处理能力。
我国目前已积累较大规模的乏燃料,故核电站乏燃料后处理市场需求紧迫。目前的乏燃 料处置仍以中间贮存为主,由于持续累积的核电乏燃料处理的刚性需求与乏燃料后处理 产能之间的矛盾日益突出,因此迫切需要发展“闭式核燃料循环处理”相关技术和建设 以提高处理产能,对于贮存及运输设备的需求与日俱增。
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小型反应堆成未来分布式清洁能源发展趋势。据中国核电网,小型核反应堆是指热功率 低于 1000MW(电功率 300MW)的核反应堆,小堆在安全性、多用途、灵活性(即插即用) 方面有不可替代的优势,属于典型的军民两用技术。所谓小堆既物理上常规核动力反应 堆大小的一小部分,模块化(SMR)既使系统和组件可以在工厂组装并作为一个单元运输到安装地点。小堆基于其作为分布式能源的灵活性优势可用作城市供暖、制氢、偏远 地区供电、海水淡化、深海开发、破冰船能源供给等。
3.5 四代核电技术稳步推进及核能的综合利用
2021 年 10 月 24 日,国务院印发《2030 年前碳达峰行动方案》,指出“积极推动高温气 冷堆、快堆、模块化小型堆、海上浮动堆等先进堆型示范工程,开展核能综合利用示范”。 第四代核电技术一般指 2030 年之前可以投放市场的新一代核能系统,新型机组在可持续 性、安全性和可靠性以及经济性上将有重大突破,新式反应堆有很多设计方案与方向, 目前 GIF 确定了 6 种堆型。
高温气冷堆被列入六大候选堆型之一,是安全高效的核反应堆。高温气冷堆采用陶瓷型 包覆颗粒燃料元件,以耐高温的石墨作为慢化剂、以化学惰性的氦气作为冷却剂,是国 际核能界公认的具有良好安全特性的堆型。据科塔学术资料,铀燃料被做成小颗粒,每 个颗粒外包覆一层低密度碳、两层高密度碳和一层碳化硅,形成直径小于 1 毫米的包覆 颗粒。包覆颗粒均匀弥散在石墨慢化材料中,制造成直径为 6 厘米的球形燃料元件。发 生核反应时,包覆层可以将包覆颗粒中产生的裂变产物充分地阻留在颗粒内,保障了核 反应的安全性。由于其突出的固有安全性,加上发电高效、用途广泛等特点,高温气冷 堆被列入未来第四代核能系统技术的六个候选堆型之一。
四代核电技术高温气冷堆具备多种优势。据北极星电力网,四代核电燃料外表面是耐高 温、耐腐蚀的碳化硅(SiC),采取惰性气体氦气作为冷却剂,即使遇到类似福岛事故的 海啸袭击,全厂断电,也可保证反应堆不会熔化,安全性能高。且燃料循环灵活,转换 比高,热效率高,最终发电效率也高。其反应堆提供 950℃左右高温蒸汽可拓展应用到黑 色金属生产、制氢、煤化工、海水淡化等工业领域。
我国高温气冷堆首次并网成功,成全球首个并网发电的四代堆。2006 年高温气冷堆被列 入国家科技重大专项,由中核建和清华大学共同研发。2012 年底在山东荣成石岛湾开建 的高温气冷堆示范工程由中国华能牵头,联合清华大学、中核集团共同建设,各出资 47.5%、20%和 32.5%,装机容量 20 万千瓦。据人民资讯消息,这是我国具有完全自主 知识产权、世界首座具有第四代先进核能系统特征的球床模块式高温气冷堆,与探月工 程、北斗导航一并被列入十六个国家科技重大专项,示范工程设备国产化率达到 93.4%, 该示范工程是全球首次将高温气冷堆核电技术商业化的示范项目,也是中国落实核电“走 出去”战略的优选堆型之一。
2021 年 9 月 12 日,国家科技重大专项—华能石岛湾高温气 冷堆核电站示范工程 1 号反应堆首次达到临界状态,机组正式开启带核功率运行。2021 年 11 月 11 日,国家科技重大专项—华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程 2 号反应堆 实现空气气氛下首次临界,标志着示范工程两台反应堆均已进入带核功率运行状态。2021 年 12 月 20 日,华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程 1 号反应堆完成发电机初始负荷 运行试验评价,首次并网成功,发出第一度电。标志着我国高温气冷堆从“实验室”成 功实现了到“工程应用”的转变。华能集团表示,1 号反应堆正稳步向单堆满功率推进, 2 号反应堆并网发电前各项试验有序开展,双堆有望于 2022 年年中全面投入商运。这对 于我国在抢占全球第四代核电技术和市场方面具有领先优势。
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高温气冷堆被认为是非常适合用于核能制氢的堆型。据《中国高温气冷堆制氢发展战略 研究》,当下研发的主流核能制氢技术包括热化学循环(碘硫循环和混合硫循环)和高温 蒸汽电解。我国 200MW 高温气冷堆商业示范电站建设项目被视为最有可能突破核能制氢 反应堆型,具有安全性好、堆芯出口温度高等特点,被认为是目前最适合核能制氢的堆 型。据能源杂志消息,为拓展核能多用途运用,在 2018 年中核集团联合清华大学、中国 宝武开展核能制氢、核氢冶金项目合作研究。目前中核集团已完成 10NL/h 制氢工艺的闭 合运行,建成了产氢能力 100NL/h 规模的台架并实现 86 小时连续运行。
中核集团利用高 温气冷堆蒸汽品质好、固有安全性高的特点将高温气冷堆与热化学循环制氢技术耦合, 可以大量生产氢气。中核集团远期的目标是在 2030 年后,利用已成熟的核能制氢和弃电 制氢为产业源头,开拓储氢、运氢、氢燃料电池中下游产业。
钠冷快堆、铅冷快堆、气冷快堆是可实现燃料增殖的关键堆型。自然界中,铀-235 仅占 0.720%,天然铀资源在热堆中的利用率不到 1%,大部分的铀资源--铀 238 都被浪费掉, 持续以热堆发展核电会面临铀资源短缺问题。快中子反应堆不用铀-235,而用钚-239 作燃料,不过在堆心燃料钚-239 的外围再生区里 放置铀-238。钚-239 产生裂变反应时放出来的快中子,被装在外围再生区的铀-238 吸收, 铀-238 就会很快变成钚-239。这样,钚-239 裂变,在产生能量的同时,又不断地将铀-238 变成可用燃料钚-239,而且再生速度高于消耗速度,核燃料越烧越多,所以这种反应堆又 称"快速增殖堆"。如快中子反应堆推广应用,再结合“核燃料闭式循环”通过后处理提取 热堆乏燃料中的铀、钚返回快堆再利用,据中国核电网计算,将使铀资源的利用率提高 50-60 倍,大量铀-238 堆积浪费、污染环境问题将能得到解决。而钠冷快堆是最成熟的快 堆技术,以液态钠做为冷却剂。(报告来源:未来智库)
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中国是世界上第 8 个拥有快堆技术的国家。据科技日报消息,继法国、美国 、俄罗斯、 英国 、日本、德国、韩国,我国是世界上第八个拥有快堆技术的国家,我国对快中子反 应堆的研究和开发始于 1964 年。2011 年我国第一个实验快堆实现并网发电,2014 年实 现满功率运行,其热功率为 65MW,电功率 20MW,采用钠-钠-水三回路设计。2014 年 10 月,中核霞浦示范快堆工程项目总体规划方案获得国家批准,2015 年 7 月 31 日,该 工程正挖施工启动,2017 年底实现土建开工,目前是双机组同步建设。1 号机计划于 2023 年建成投产,热效率为 41%,使用 MOX 燃料,燃耗为 100GWd/t,并有两个钠冷却剂回 路,设计运行寿命 40 年。
小型反应堆成未来分布式清洁能源发展趋势。据中国核电网,小型核反应堆是指热功率 低于 1000MW(电功率 300MW)的核反应堆,小堆在安全性、多用途、灵活性(即插即用) 方面有不可替代的优势,属于典型的军民两用技术。所谓小堆既物理上常规核动力反应 堆大小的一小部分,模块化(SMR)既使系统和组件可以在工厂组装并作为一个单元运输到安装地点。小堆基于其作为分布式能源的灵活性优势可用作城市供暖、制氢、偏远 地区供电、海水淡化、深海开发、破冰船能源供给等。
对比大型动力反应堆通常是为特 定地点定制设计的,有时会导致施工延误,SMR 可节省成本和建设时间,SMR 的小型机 组可以预先制造,然后再运输到现场安装,可以逐步部署以满足不断增长的能源需求。 同时 SMR 降低了燃料需求,与传统发电厂 1 到 2 年换料周期相比,基于 SMR 的发电厂 可能需要较少的换料频率,每 3 到 7 年一次,一些 SMR 设计可在不加料的情况下运行长 达 30 年。目前小堆在全球范围内已广泛用于破冰船、浮动核能平台等民用领域。一座 250MW 小堆利用核反应高温制氢日产量达到 50 吨,核能也被视为绿氢大规模供应的重 要解决方案,有望在全球能源转型中发挥关键作用,模块化小堆等先进技术发展潜力巨 大。
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全球在研小型堆项目超过 70 个,中国走在前列。据国际原子能机构(IAEA)统计,目前全 球有超过 70 个正在设计建造的小型反应堆。2021 年 7 月,中核集团全球首个陆上商用模 块化小堆“玲龙一号”(ACP100)在海南昌江开工建设。与大型核电站相比,模块化小堆 建造周期可以缩短 5-8 年;初始投资小且能采用“以堆养堆”模式逐步投入资金;功率小、 模块化建造更加安全,运维成本大幅降低。
“玲龙一号”示范工程启动,有望加快小堆产业化进度。2010 年中核集团于正式启动玲 龙一号专项科研工作,2016 年 4 月成为全球首个通过国际原子能机构(IAEA)通用安全审 查的小型堆,也是全球小堆发展的一个重要里程碑。2017 年 5 月,海南昌江“玲龙一号” 示范工程获发改委同意开展前期工作,成为国内首个获批开展前期工作的小堆示范项目, 项目规划建设 1 台“玲龙一号”机组,单机热功率为 385 兆瓦,单堆功率 12.5 万千瓦。
2019 年 7 月 18 日,中核集团宣布启动我国多功能模块化小型堆“玲龙一号”示范工程, 堆名为 ACP100,采用“一体化”反应堆设计和“非能动”安全系统,其安全性能达到第 三代核能系统技术水平。2021 年 7 月14 日海南昌江多用途模块式小型堆科技示范工程“玲 珑一号”第一罐混凝土浇筑(FCD)收官。中核集团工程师王玉昆表示:“玲龙一号”具有 部署灵活、用途广泛等优势,既可以在陆地上使用,也可以在大海上使用,更可以装到 船舶中作为轮船的动力和电能来源”。作为全球首个陆上商用模块化小堆,随着示范堆的 推广,小堆在提供工业蒸汽、海水淡化、区域供热等领域批量化、多用途的实现,经济 性将会显著提升,在民用领域综合应用范围也将逐步打开。
海上小型堆方面,中核集团主要有自主研发的ACP系列,包括ACP10S、ACP25S、ACP100S 等不同功率的浮动式核电站堆型,其中 ACP100S 作为 ACP100 的海上应用型号,已进入 落地阶段。中核集团 ACP100S、中广核 ACPR50S、中船重工 HHP25 为我国海上核动力 三大能源平台。
国家电投“暖核一号”正式投运,核能供热迎来窗口期。据国家电投消息,2021 年 11 月 9 日,国家电投“暖核一号”国家能源核能供热商用示范工程二期 450 万 m2 项目在山 东海阳投运,供暖面积覆盖海阳全城区。投运后,海阳核电 1 号机组成为世界上最大的 热电联产机组,取代了当地 12 台燃煤锅炉,成为全国首个“零碳”供暖城市。国家“十 四五”规划提出,“开展山东海阳等核能综合利用示范”,以及《中共中央国务院关于完 整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出,“积极稳妥推进核电余 热供暖”,海阳核电一期工程(1、2 号机组)在完成“发电”主业的同时,山东核电公司 在全国范围内率先开展核能综合利用。目前,山东海阳核电正与哈电汽轮机联合推进“暖 核一号”单台核电机组供热 3000 万 m2 的科研工程,拟于 2022 年开工,2023 年投产,供 热范围可覆盖方圆 130 公里区域,实现青岛、烟台等远距离城市供热。
4. 相关核电设备细分领域龙头企业
4.1 江苏神通:阀门细分龙头,成长有望加速
江苏神通阀门股份有限公司立足自身产品制造优势,深耕特种阀门领域,引领国内阀门 行业发展。公司于2001年成立,经商务部批准于2007年改制成为江苏神通阀门有限公司, 2010 年在深交所上市,目前是一家专业从事新型特种阀门研究、开发、生产与销售的行 业头部企业,拥有有效专利 109 项,主要生产包括蝶阀、球阀、闸阀、截止阀、止回阀、 调节阀、特种专用阀等七个大类产品,主导产品国内市场占有率很高。公司致力于深耕 特种阀门领域,获得国家核安全局、美国石油协会、德国 TUV 等多个国内外多个领域管 理机构资格认证。
公司秉承“巩固冶金、发展核电、进军石化、服务能源”的理念,力 争建设成为国内先行,国际有名的核电阀门和冶金特种阀门的精品基地。 公司目前主要产品为蝶阀、球阀、闸阀、截止阀、止回阀、调节阀、特种专用阀等七个 大类 145 个系列 2000 多个规格的产品。在核电领域,江苏神通是国内首批进军核电领域 的企业之一,在我国核电工程阀门的一系列国际招标中,获得了国内核电工程已招标核 级蝶阀、核级球阀绝大多数的订单,实现了核级蝶阀、球阀产品的全面国产化。阀门更 换需求占比高,可被看作是“工业消费品”,有着广阔的市场需求,且高端市场仍被国外 企业占据,国内头部企业市场占有率不超过 2%,有着巨大的发展空间。公司通过收购子 公司整合产业链,控制成本,助力企业发展。
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公司 2020 财年年报实现营业收入为 15.86 亿元,同比增长 17.60%;实现归属于母公司普 通股股东净利润为 2.16 亿元,同比增长 25.58%。2021Q3,公司实现营业收入 15.03 亿元,同比增长 32.33%;实现净利润 2.13 亿元,同比增长 31.80%。2015 年、2017 年受宏观因 素影响核电业务方面收入有所下降,其他年份均实现了营业收入的大幅增长。近两年收 入增长稳定,市场占有率高。同时公司拟募集 1.5 亿元投入乏燃料后处理关键设备研发及 产业化(二期)项目,未来将丰富公司乏燃料后处理领域的产品类型,增强相关产品的 生产能力,进一步提升公司在乏燃料后处理领域的技术优势和领先地位,提升公司的盈 利能力。随着国内核电进程加快,核电建设有望按照每年 6-8 台机组稳步推进,公司核级 阀门业务和乏燃料处理业务将会持续受益。
江苏神通 2020 年核电设备业务占营业收入的比例为 21.79%。公司现有产品结构分为较多, 分别有蝶阀、球阀、盲板阀、水封逆止阀、调压阀组、地坑过滤器、法兰及锻件、非标 阀门、闸阀等,其中法兰及锻件和蝶阀收入占比营收最大,分别为 25.40%和 23.46% 。 2020 年公司毛利率为 32.14%,净利率为 13.63%,较 2019 年分别下降 3.82 和提升 0.87 个百分点。自 2008 年以来,公司已成为我国核电阀门的主要供应商,获得了已招标核级 蝶阀、核级球阀 90%以上的订单,已完全具备核级蝶阀、球阀、调节阀、隔膜阀、仪表 阀、地坑过滤器等产品的供货能力。预计“十四五”期间将保持每年 6-8 台核电新机组获 批建设,若该预期得以实施,公司每年将对应新增核电新建项目阀门订单超过 4 亿元, 加上现有存量运行机组逐渐增加,已运行核电机组的备件、维修市场需求也将保持每年 持续增长。
我国已对乏燃料后处理产业的近、中、远期发展做出全面规划和部署,乏燃料后处理市 场广阔,根据一台百万千瓦级核电机组一年约产生 25 吨左右的乏燃料来计算,2022 年预 计累计乏燃料超过 10000 吨。公司自 2016 年以来,公司已开始布局乏燃料后处理专用设 备产品线,继 2019 年取得首批订单以来,在 2020 年内继续取得了丰硕成果,在首个 200 吨级的乏燃料后处理建设项目中已累计取得了约 3.7 亿元订单,此类业务是公司继核电阀 门业务之后,创新研发带来的全新增量业务,未来将给公司在核能设备领域的经营业绩 成长带来较大促进作用。作为深度参与我国核电建设的领军企业,公司在发展阀门产业 的同时也致力于弥补乏燃料后处理领域的空白,提前布局,为企业未来发展奠定基础。
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厚积薄发冶金领域 EMC,金属膜除尘技术稳步推进,进入订单及业绩收获期,有望开启 新的增长极。在我国大力推行“碳达峰、碳中和”的大背景下,冶金行业已经成为我国 碳排放极高的行业之一,而 EMC 业务有望成为行业内的通行选择,公司深耕冶金领域 EMC 业务,2021 年 3 月 23 日,公司公告中标 16 亿元 EMC 合同,后续伴随着该项目的 投产及新业务拓展,公司在冶金 EMC 领域有望打开广阔的成长空间。子公司瑞帆节能是 经国家发改委和财政部登记备案的节能服务公司,已为钢铁企业提供了多年的高炉、转
炉干法除尘系统总包、余热利用、脱硫脱硝系统节能技术应用的合同能源管理(EMC), 已经积累了丰富的优质项目管理经验,项目运行质量稳定可靠;并且瑞帆节能推出金属 膜除尘技术,首套金属膜除尘产品已交付津西钢铁投入使用,除尘效果明显,除尘后排 放将低至 5mg 以下,未来成功推向市场后将具有较大市场空间。
公司紧跟国内核电技术进步,持续投入人力、物力、财力致力于核电专用阀门及系统装 备的研制和开发,研发了满足第三代、第四代核电技术要求的阀门产品,覆盖 AP1000、 华龙一号、CAP1400、快堆及高温气冷堆等主力堆型,并在既有优势产品基础上,进一 步拓展产品品类,已完全具备核级蝶阀、球阀、调节阀、隔膜阀、仪表阀、地坑过滤器 等产品的供货能力。2020 年研发支出达 6485 万元,同比增 2.27%;2021Q3 研发支出达 5293 万元,同比增 4.52%。公司拟通过非公开发行股票募集 1.5 亿资金用于乏燃料后处理 关键设备研发及产业化(二期)项目,继续加码乏燃料后处理关键设备的研发和产业化, 项目建成后,将形成年产气动送样系统 1 套、贮存井约 1,500 个、空气提升系统约 300 套的生产能力,旨在进一步提升公司在乏燃料后处理领域的关键设备研发技术实力和领 先地位,提升公司主营业务的竞争力。通过加大新产品研发和老产品改进的投入力度, 横向上实现仪表阀、调节阀、气动膜片、闸阀、截止阀和止回阀等阀门品种的进一步丰 富。
基于碳中和大背景下,公司冶金领域 EMC 订单大幅增加,预计十四五期间核电建设机组数量 提高,业绩发展有保障,公司收入及毛利率有望持续提升。预计 2021-2023 年营业收入 21.13 亿元、26.90 亿元、33.66 亿元,归母净利润分别为 3.20 亿元、4.46 亿元、6.02 亿元。EPS 分 别为 0.66 元、0.92 元、1.24 元,对应 PE 为 29 倍、21 倍、15 倍。给予目标价格 27.53 元-32.12 元,对应 2022 年 PE 为 30 倍-35 倍。(报告来源:未来智库)
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4.2 中国核电:核电和新能源绿电双轮驱动,核能综合利用打开新空间
中国核电是中核集团旗下唯一核电运营平台,拥有完整的核科技工业体系,在核电技术 开发等方面处于国内领先地位,是唯一拥有完整核燃料循环产业链、能够实现闭式循环 的特大型央企。截至 2021 年 8 月 1 日,公司控股在运的核电机组共 24 台,总装机容量 达到 2250.90 万千瓦,约占全国商运核电机组的 42.25%;控股在建核电机组 6 台,装机 容量 625.80 万千瓦;控股核准核电机组 2 台,装机容量 254.80 万千瓦。2021 年上半年,公司核电机组发电量总计为 828.84 亿千瓦时,比 2020 年同期增长 23.43%,约占全国运 行核电机组发电量的 42.48%。中国核电 2021 年共有 2 台机组投入商业运行,分别为福清 5 号机组和田湾 6 号机组;3 台机组投入建设 FCD,分别为田湾 7 号机组、徐大堡 3 号机 组和海南昌江玲龙一号小堆示范项目。在建及核准的核电机组增加较快。公司 2020 财年年报实现营业收入为 522.76 亿元,同比上涨 10.61%;实现归属于母公司 普通股股东净利润为 59.95 亿元,同比增长 26.02%。2021Q3,公司实现营业收入 461.21 亿元,同比增长 21.70%;实现归母净利润 65.07 亿元,同比增长 29.73%。公司在建及核 准的核电机组有望成为公司盈利增长动力。
截至 2020 年末,公司新能源在运装机容量达 524.99 万千瓦,其中风电 175.69 万千瓦、 光伏 349.30 万千瓦,在建项目装机容量 170.24 万千瓦,其中风电 34.00 万千瓦、光伏 136.24 万千瓦。公司进一步发展新能源运营,风光装机规模快速上升,将会贡献新业绩增长点。
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4.3 中国广核:国内核电运营龙头
公司是中广核核能发电的唯一平台,主营业务为建设、运营及管理核电站,销售该等核 电站所发电力,组织开发核电站的设计及科研工作。截至 2021 年 6 月 30 日,公司管理 24 台在运核电机组和 7 台在建核电机组(其中包含公司控股股东委托管理的 3 台在建机 组;惠州 1、2 号机组和苍南 1 号机组),装机容量分别为 27142 兆瓦和 8210 兆瓦,占全 国在运及在建核电总装机容量的 52.04%以及 46.79%,占全国核电总装机容量的 50.72%。 2021 年上半年,公司管理的核电站的总上网电量为 952.27 亿千瓦时,占全国核电机组上 网电量的 52.02%,公司龙头地位凸显。2021 年上半年,公司管理的在运核电机组全部实 现安全稳定运行,累计上网电量为 952.27 亿千瓦时,较 2020 年同期增长 5.40%。其中, 公司的子公司运营管理的核电站(含大亚湾 核电站、岭澳核电站、岭东核电站、阳江核 电站、防城港核电站、宁德核电站和台山核电站)的累计上网电量为 790.72 亿千时,较 2020 年同期增长 3.95%;公司的联营企业运营管理的核电站(红沿河核电站)的累计上 网电量为 161.54 亿千瓦时,较 2020 年同期增长 13.14%。2021 年 6 月,红沿河 5 号机组 首次成功并网发电。公司拥有全资子公司工程公司,具有核电工程开发能力,能够提供 项目管理、工程设计、工程采购、施工管理、调试启动等一体化服务,拥有设计主导与 系统集成能力、产业链资源整合与协同创新能力和项目精细化管理与项目群运作能力。
公司 2020 财年年报实现营业收入为 705.85 亿元,同比上涨 15.95%;实现归属于母公司 普通股股东净利润为 95.62 亿元,同比增长 1.02%。2021Q3,公司实现营业收入 591.35 亿元,同比增长 18.52%;实现归母净利润 87.11 亿元,同比增长 6.43%。中国广核也在 积极开发小型反应堆技术,参与相关技术的研发。未来几年,公司在建核电项目将陆续 投产,控股股东拥有的核电项目也将根据不竞争契据的承诺择机注入公司,为公司的核 电业务发展提供业绩支撑。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
精选报告来源:【未来智库】。